sebs弹性体与晶须硅的复合材料制备

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1、1.1引言热塑性弹性体（ThermoplasticElastomer简称：TPE）是一类在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，由塑料段（硬段）和橡胶段（弹性软段）相连组成的。分子链间的硬段内聚能较大，通过范德华力等非共价作用相互缔合形成物理交联点，软段则是自由旋转能力较大的高弹性链段。硬段聚集相分散在软段（橡胶段）形成的连续相基体之间，在形态上属微观多相结构。在常温下，硬段不仅起到固定软段（弹性链段）的物理交联作用，同时还产生补强作用，而且，这种“物理”交联具有可逆性，即在高温下约束力丧失，呈塑性；温度降至常温时，交联又恢复，起类似硫化橡胶交联点的作用。由于常温下

2、显示橡胶弹性，而高温下又能塑化成型，故被称为“第三代橡胶”[1]。40年前作为橡胶与塑料中间材料出现的热塑性弹性体，由于具有不需硫化、自补性、成型性、循环利用性、节能性等优越特性，而今已成为继橡胶塑料之后的一种新型材料，在世界各地的生产量急剧增长。近年来，TPE的使用用途不断扩展，使用量大幅增长，已成为当今最受关注的弹性体材料。近年来全球热塑性弹性体的增长率一直保持在10%以上，发展快，开发水平高，新品级、新加工技术不断出现，用途不断扩大，特别是对于SEBS的研究。1.2SEBS弹性体性能的研究SEBS分子链结构为：末端链段由硬相的聚苯乙烯（-PS-）球形相区组成，具有物理交联点

3、的作用；中间链段为软相的饱和聚丁二烯链段（-EB-）。图1-1SEBS结构示意图图1-2SEBS微观相区结构图由于中间链段饱和，使SEBS除具有一般弹性体所具有的良好的橡胶弹性、易于加工、有利于环保外，还具有：①优异的耐候性，对臭氧、紫外线、电弧有良好的耐受性；②耐低温好，在-60℃条件下仍保持良好的柔韧性；③环保性能突出，无毒、无味，回收利用率达100%；④密度较低；⑤着色性能优秀，颜料分散均匀，无流痕，不褪色；⑥优良的电性能：体积电阻10-100Ω·cm，击穿电压强度高达39MV/m，等一系列优异的性能。1.3PP改性SEBS弹性体体系的研究SEBS一般不单独作为弹性体材料使

4、用。其原因主要有三个方面:一是SEBS与传统的硫化橡胶相比，存在着刚性过大、压缩变形大、密度高等缺点，且使用温度、耐溶剂性、耐油性等方面通常不及传统硫化橡胶；二是SEBS粘度较大，不易在塑料成型加工设备上进行加工；三是单独使用SEBS价格昂贵。因此，目前所应用的SEBS基弹性体材料主要是通过与热塑性塑料等改性剂共混改性得到的。改性的SEBS基弹性体材料已成功地应用在从日常生活用品（如各种工具手把、防护片等等）到医疗器材（瓶塞、面罩、吸球等等），直至工业领域（各种密封条、汽车挡板等等）的方方面面。聚丙烯（PP）是由丙烯聚合而得到的一种通用热塑性塑料。与其它通用热塑性塑料相比,PP具

5、有原料来源丰富、合成工艺简单、密度小、价格低、加工性好等特点,其屈服强度、拉伸强度、表面硬度及弹性模量均较优异,并有突出的环境应力开裂性和耐磨性,已广泛用于工业生产的各个领域。但PP也存在低温脆性、机械强度和硬度较低以及成型收缩率大、易老化、耐热性差等缺点。聚丙烯经常被用于改性SEBS弹性体。一方面，用热塑性塑料改性SEBS可以降低其熔融粘度，使SEBS易于加工；另一方面，热塑性塑料可有效地改善SEBS弹性体材料的力学性能；此外，热塑性塑料价格低廉，可降低SEBS弹性体材料的成本。B.OHLSSON和B.TORNELL等人[2-4]就均聚PP和操作油改性的SEBS材料进行了较深入

6、的研究。对共混材料剪切模量和拉伸行为的研究表明，PP含量对共混材料的力学性能有显着影响。当PP含量为2.6%，材料体现典型的橡胶的行为；PP含量在11.6%～44.1%时，在高伸长区共混材料显示了类似橡胶的拉伸行为，低伸长区共混材料则表现出明显的硬化现象；当PP含量为56.8%-75.0%时拉伸曲线出现了典型的应力屈服点和塑料拉伸过程中出现的细颈现象；PP含量达到75%时，其拉伸行为近似于纯PP。共混材料的剪切模量随PP含量的增加而增加，实验值和根据双连续相模型，即Davies模型计算而得的理论值符合的很好。采用扭摆实验表征的共混材料中PP的玻璃化转变温度（Tg）的结果显示：在S

7、EBS／PP／操作油共混材料中，PP的Tg明显下降。这是由于用于改善SEBS加工性能的操作油部分地溶解在PP相中所致。B.OHLSSON还进一步计算出油在PP和SEBS相中的分布系数为0.35。研究表明在共混材料中PP的结晶度没有发生变化，但PP的熔融温度在SEBS／PP／操作油体系中大幅度下降，其熔融温度随PP含量的变化而变化。B.OHLSSON等人认为这是由于在熔融状态下，PP在共混物熔体中的混溶性增加，PP结晶与-EB-嵌段以及操作油形成了均相熔融体系而造成的。正是由于PP